大跨度网架焊接球螺栓球混合连接的施工方案优化

王星

【摘 要】通过对网架常规吊装方法的对比分析，结合工程实际特点，分析适合本工程需要的最佳方案，为后续网架施工提供有益参考。

【Abstract】Through the comparison and analysis of the conventional hoisting methods of the space truss， combining with the actual characteristics of the project， paper analyzes the best scheme which is suitable for this project， to provide useful reference for subsequent construction of the grid.

【关键词】大跨度网架；焊接球；螺栓球；混合连接；方案优化；对比

【Keywords】long-span grid； welded ball； bolt ball； hybrid connection； scheme optimization； comparison

【中图分类号】TE682 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）10-0162-02

1 引言

对于大跨度的轻型屋面，采用网架结构，用钢量可以大大减少，节约了造价，逐渐被业主和设计方所接受。随着网架结构的普遍使用，各种安装方法也日趋成熟，归纳起来常用的安装方法如下：

①高空散装法：采用小拼单元或杆件直接在高空拼装；先搭设局部施工平台，使网架形成几何不变体系，然后采用悬挑法进行高空拼装施工。如采用扣件式钢管作为拼装平台时，需增加格构柱。

②分片或分块安装法：将空间网格分成条状或块单元进行安装，分条或分块单元应具有足够的刚度并保证自身几何不变性。

③整体吊装法：采用爬杆或者起重机对地面拼装好的网架，整体进行吊装。吊装前设置好吊点，并进行补强计算。

④整体提升法：利用原有的支撑柱，安装提升设备对地面拼装好的网架进行整体提升。

⑤整体顶升法：利用临时顶升支架把地面拼装好的网架，利用液压千斤顶设备把网架顶升至设计高度。

⑥滑移法：滑移有单条滑移、逐条积累滑移与滑架法。滑移至少需要两条轨道，对于大跨度网架，跨中还需要一条。

2 工程概况

华夏二期鲸豚馆网架长度69.6m，跨度63.8m，结构形式：正放四角锥网架；网架节点：螺栓球节点（部分焊接球节点），支座标高19.6m，网架檐口厚度2.07m，屋脊处厚度3.90m，网架上弦找坡，屋面标高24m，建筑面积4496m2；网架杆件采用Q235B材质高频焊管和无缝钢管，螺栓球采用45#钢锻造，焊接球采用Q235B材质钢板锻造焊接而成，高强螺栓材质：40Cr。焊接球节点集中分布在轴线4j～8j，如下图1所示，支承形式：周边柱点下弦支承。屋盖下方为二层楼面，楼面北边分步三个生活池、两个展示池、一个表演池以及一个医疗池，直通地面。

3 施工方案比选

根据现场实际情况，由于屋面支座标高19.6m，工期紧，土建施工短期内浇筑不到19.6m，网架无法形成空间几何不变体。只有在地面进行拼装作业才能与土建同步且不耽误整体工期，拟采用4j～8j轴作为起步网架，网架安装落座后，分别向两个方向进行高空散装作业。起步网架安装采用的方法有整体吊装法、整体提升法以及整体顶升法。

由于该拼装场地位于二层楼面，楼面有五个表演水池直通地面，南边为阶梯式看台，拼装场地非常狭小。本工程在水池内搭设扣件式钢管搭设操作平台，并在钢管四周采用组合钢管柱进行局部加强。台阶位置部分，原计划网架安装完进行搭设，但由于工期问题，土建方先行施工，这样给网架安装又造成了难度，必须考虑把二层楼面的网架起升至和台阶高度（8m高）一致。

思路一：继续在二层屋面上搭设扣件式钢管操作平台，然后在平台上进行拼装作业。缺点：搭设高度高，面积大，而且该起步网架大多节点采用焊接球节点，焊接球较重，最大达446kg，必须再采用组合钢管柱，以防止基座下沉。

思路二：采用分阶段交替顶升，逐步延伸施工的方式。先在无台阶位置搭设该部分起步网架，并在计算好的位置设置顶升架和回顶支架。然后边顶升边延伸，并逐步增加顶升支点，直至起步网架部分全部完成。缺点：需对楼板进行点对点加固，对顶升支点进行计算，要时刻控制顶升支架的垂直度，以防过大偏移。

起步网架安装至台阶高度位置时，可供选择的方案有：

方案一：整体吊装法

起步网架重量约130t，拟采用4台履带吊或汽车吊；由于女儿墙高24m，吊车臂必须高于女儿墙，经计算至少500t吊车，显然不经济。

方案二：整体提升法

利用原有的柱子做好三角支架，在支架上悬挂提升器，通过穿心液压千斤顶对预先设置好的吊点通过电脑控制进行同步张拉。缺点：提升支架需要重新制作，制作后不能重复利用。原先要在柱子上做好埋件，土建需等到支架吊装完成后才能继续后续施工。

方案三：整体顶升法

在起步网架下方设置液压千斤顶顶升支架，根据计算分析，设置好支点位置。利用电脑控制同步顶升。支架由标准节段组成，可以重复使用。缺点：对支架垂直度控制要求较高，顶升过程要防止水平偏移。

综上所述，思路一只有结合方案二，思路二结合方案三，实施起来明显比其他组合方案要简单、经济。

4 方案优化

由于思路一需要搭设钢管平台，高度高8m，面积2300m2；安装拆卸需要大量时间，且搭设完毕后，不利于室内其他工种作业施工，而且提升架也需要土建暂缓施工，在业主工期紧张的情况下，很难实施。

本工程结合实际采用思路二结合方案三的做法，采用分段顶升，缓慢延伸的方式，网架拼装几乎在楼面进行，大大减少了高空作业的危险性，安装精度和质量得到了保障。顶升的同步通过电脑控制系统来操控，已经比较成熟，基本上都能保证。关键在于顶升时要时刻监控顶升架的垂直度，一般采用缆风绳固定在顶升架的四周，每顶升一个标准节段测一次垂直度，一旦顶升架垂直度有偏差，时刻用缆风绳进行调整。当顶升至设計标高时，如发现支座位置有偏差，采用倒链进行水平调整。倒链调整时，要逐步缓慢进行，并时刻观察顶升支架，以防支架倾斜。

5 结语

通过该工程几种吊装方案的对比，采用顶升法施工，比较适合于该工程；顶升过程的细节控制是保证顶升安全的重要手段。顶升法施工不适合顶升高度超过30m的工程，因为顶升越高，垂直度越难保证；另外网架受到风影响所产生的水平位移也是很难把控，一般有五级以上大风，顶升工作必须停止。

【参考文献】

【1】谌万里，吕文清.大跨度网架液压顶升施工技术[J].建筑安全，2013（12）：25-29.

【2】吴兴宏，路亚妮.同步液压集群交替顶升技术在大跨径双曲面坡椭圆形钢网架施工中的应用[J].施工技术，2016，45（15）：42-44.endprint